«Ульяновский медико-биологический журнал»

Физиология

Скачать статью

DOI 10.23648/UMBJ.2018.31.17227

УДК 574/577

 

РАЗРАБОТКА И СИНТЕЗ ПЕПТИДА, ТРОПНОГО К ПРОСТАТ-СПЕЦИФИЧЕСКОМУ ПОВЕРХНОСТНОМУ АНТИГЕНУ

 

Д.А. Лямина, Е.В. Юрова, А.В. Хохлова, Е.В. Расторгуева, Е.А. Белобородов, О.В. Толочманова

ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет», г. Ульяновск, Россия

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Рак предстательной железы является наиболее часто диагностируемым раком у мужчин и второй ведущей причиной смертности от рака у мужчин старше 50 лет. Экспрессия простатического специфического мембранного антигена в эпителиальных клетках предстательной железы непосредственно лежит в основе развития опухоли простаты in vivo. Использование позитронно-эмиссионной томографии и радионуклидной терапии в диагностике и лечении рака простаты является очень перспективным. Таким образом, создание радиофармацевтических препаратов на основе пептидов, тропных к ПСМА, является наиболее актуальным.

Цель. Подбор пептида, обладающего тропностью к простат-специфическому поверхностному антигену, и хелатора, отвечающего критериям стабильности.

Материалы и методы. В работе использовалась клеточная линия аденокарциномы предстательной железы LNCaP. Синтез пептидов осуществлялся на пептидном синтезаторе IntavisRSi. Для изучения свойств пептида проводились NAALADase-анализ, молекулярный докинг и определение значений IC50 к клеткам клеточной линии LNCaP.

Результаты. Значения IC50 для определения аффинности связывания вычислялись для каждого хелатора, связанного с изучаемым пептидом. Значение IC50 при конъюгации пептида с хелатором DOTA равно 2,46 нМ. При связывании пептида с клетками клеточной линии LNCaP значение IC50 достигает 36 нМ. Молекулярный докинг показал, что пептид взаимодействует с активным центром молекулы простат-специфического мембранного антигена DockingScore 4,176.

Выводы. В результате экспериментов было выявлено, что наибольшей способностью к связыванию друг с другом обладают пептид «Глу-Вал-Про-Арг-Лей-Сер-Лей-Лей-Ала-Вал-Фен-Лей» и хелатор DOTA. Продемонстрировано, что изучаемый пептид имеет высокое сродство с раковыми клетками линии рака предстательной железы LNCaP.

Ключевые слова: пептид, предстательная железа, радиофармацевтический препарат, ПСМА, ПСА.

Литература

  1. Michael M. Shen, Cory Abate-Shen. Molecular genetics of prostate cancer: new prospects for old challenges. Genes Dev. 2010; 24 (18): 1967–2000. DOI: 10.1101/gad.1965810.

  2. Shuai Gao, Chen-Lin Hsieh, Meenakshi Bhansali, Archana Kannan, Lirim Shemshedini. A Peptide against Soluble Guanylyl Cyclase α1: A New Approach to Treating Prostate Cancer. PLoS One. 2013; 8 (5): e64189. DOI: 10.1371/journal.pone.0064189.

  3. Jintang He, Xuefei Sun, Tujin Shi, Athena A. Schepmoes, Thomas L. Fillmore, Vladislav A. Petyuk, Fang Xie, Rui Zhao, Marina A. Gritsenko, Feng Yang, Naoki Kitabayashi, Sung-Suk Chae, Mark A. Rubin, Javed Siddiqui, John T. Wei, Arul M. Chinnaiyan, Wei-Jun Qian, Richard D. Smith, Jacob Kagan, Sudhir Srivastava, Karin D. Rodland, Tao Liu, David G. Camp. Antibody-independent targeted quantification of TMPRSS2-ERG fusion protein products in prostate cancer. Mol. Oncol. 2014; 8 (7): 1169–1180. DOI: 10.1016/j.molonc.2014.02.004.

  4. Yu-Feng Xiao, Meng-Meng Jie, Bo-Sheng Li, Chang-Jiang Hu, RuiXie, Bo Tang, Shi-Ming Yang. Peptide-Based Treatment: A Promising Cancer Therapy. J. Immunol. Res. 2015; 2015: 761820. DOI: 10.1155/2015/761820.

  5. Aaron M. LeBeau, Maya Kostova, Charles S. Craik, Samuel R. Denmeade. Prostate-specific antigen: an overlooked candidate for the targeted treatment and selective imaging of prostate cancer. Biol. Chem. 2010; 391 (4): 333–343. DOI: 10.1515/BC.2010.044.

  6. Ákos Végvári, Karin Sjödin, Melinda Rezeli, Johan Malm, Hans Lilja, Thomas Laurell, György Marko-Varga. Identification of a Novel Proteoform of Prostate Specific Antigen (SNP-L132I) in Clinical Samples by Multiple Reaction Monitoring. Mol. Cell Proteomics. 2013; 12 (10): 2761–2773. DOI: 10.1074/mcp.M113.028365.

  7. Aaron M. LeBeau1, Samuel R. Denmeade. Protease-Activated Pore-Forming Peptides for the Treatment and Imaging of Prostate Cancer. Mol. Cancer Ther. 2015; 14 (3): 659–668. DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-14-0744.

  8. Matej Janeček, Maxim Rossmann, Pooja Sharma, Amy Emery, David J. Huggins, Simon R. Stockwell, Jamie E. Stokes, Yaw S. Tan, Estrella Guarino Almeida, Bryn Hardwick, Ana J. Narvaez, Marko Hyvönen, David R. Spring, Grahame J. McKenzie, Ashok R. Venkitaramana. Allosteric Modulation of AURKA Kinase Activity by a Small-Molecule Inhibitor of Its Protein-Protein Interaction with TPX2. Scientific Reports. 2016; 6: 28528. DOI: 10.1038/srep28528.

  9. Hui Sun Lee, Yang Zhang. BSP-SLIM: A blind low-resolution ligand-protein docking approach using theoretically predicted protein structures. Proteins. 2012; 80: 93–110. DOI: 10.1002/prot.23165.

 

Download  article

DOI 10.23648/UMBJ.2018.31.17227

DEVELOPMENT AND SYNTHESIS OF PEPTIDE WITH TROPISM TO PROSTATE-SPECIFIC SURFACE ANTIGEN

 

D.A. Lyamina, E.V. Yurova, A.V. Khokhlova, E.V. Rastorgueva, E.A. Beloborodov, O.V. Tolochmanova

Ulyanovsk State University, Ulyanovsk, Russia

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Prostate cancer is the most common cancer in men and the second major cause of cancer death in men over 50. Expression of the prostatic specific membrane antigen in the epithelial cells of the prostate gland directly underlies the development of prostate cancer in vivo. Positron emission tomography and radionuclide therapy in the diagnosis and treatment of prostate cancer is very promising. Thus, the development of radiopharmaceuticals based on peptides with tropism to PSSA is relevant.

The objective of the paper is to select a peptide with tropism to prostate-specific surface antigen, and a chelator that meets the stability criteria.

Materials and Methods. The cell line of LNCaP prostatic adenocarcinoma was used during the trial. Peptide synthesis was carried out on peptide synthesizer IntavisRSi. To study peptide properties, NAALADase-analysis, molecular docking and determination of IC50 values to LNCaP cell line were carried out.

Results. The IC50 values for binding affinity determination were calculated for each chelator bound to the peptide studied. The IC50 value for peptide conjugation with DOTA chelator is 2.46 nM. When the peptide is bound to the cells of the LNCaP cell line, the IC50 value reaches 36 nM. Molecular docking shows that the peptide interacts with the active center of the molecule of the prostate-specific membrane antigen DockingScore 4,176.

Conclusion. The experiments showed that the peptide “Glu-Val-Pro-Arg-Lei-Ser-Lei-Le-Ala-Val-Fen-Lei” and the DOTA chelator were the most capable of binding to one another. It was demonstrated that the peptide studied was similar to cancer cells of the prostate cancer cell line LNCaP.

Keywords: peptide, prostate gland, radiopharmaceutical, PSSA, PSA.

References

  1. Michael M. Shen, Cory Abate-Shen. Molecular genetics of prostate cancer: new prospects for old challenges. Genes Dev. 2010; 24 (18): 1967–2000. DOI: 10.1101/gad.1965810.

  2. Shuai Gao, Chen-Lin Hsieh, Meenakshi Bhansali, Archana Kannan, Lirim Shemshedini. A Peptide against Soluble Guanylyl Cyclase α1: A New Approach to Treating Prostate Cancer. PLoS One. 2013; 8 (5): e64189. DOI: 10.1371/journal.pone.0064189.

  3. Jintang He, Xuefei Sun, Tujin Shi, Athena A. Schepmoes, Thomas L. Fillmore, Vladislav A. Petyuk, Fang Xie, Rui Zhao, Marina A. Gritsenko, Feng Yang, Naoki Kitabayashi, Sung-Suk Chae, Mark A. Rubin, Javed Siddiqui, John T. Wei, Arul M. Chinnaiyan, Wei-Jun Qian, Richard D. Smith, Jacob Kagan, Sudhir Srivastava, Karin D. Rodland, Tao Liu, David G. Camp. Antibody-independent targeted quantification of TMPRSS2-ERG fusion protein products in prostate cancer. Mol. Oncol. 2014; 8 (7): 1169–1180. DOI: 10.1016/j.molonc.2014.02.004.

  4. Yu-Feng Xiao, Meng-Meng Jie, Bo-Sheng Li, Chang-Jiang Hu, RuiXie, Bo Tang, Shi-Ming Yang. Peptide-Based Treatment: A Promising Cancer Therapy. J. Immunol. Res. 2015; 2015: 761820. DOI: 10.1155/2015/761820.

  5. Aaron M. LeBeau, Maya Kostova, Charles S. Craik, Samuel R. Denmeade. Prostate-specific antigen: an overlooked candidate for the targeted treatment and selective imaging of prostate cancer. Biol. Chem. 2010; 391 (4): 333–343. DOI: 10.1515/BC.2010.044.

  6. Ákos Végvári, Karin Sjödin, Melinda Rezeli, Johan Malm, Hans Lilja, Thomas Laurell, György Marko-Varga. Identification of a Novel Proteoform of Prostate Specific Antigen (SNP-L132I) in Clinical Samples by Multiple Reaction Monitoring. Mol. Cell Proteomics. 2013; 12 (10): 2761–2773. DOI: 10.1074/mcp.M113.028365.

  7. Aaron M. LeBeau1, Samuel R. Denmeade. Protease-Activated Pore-Forming Peptides for the Treatment and Imaging of Prostate Cancer. Mol. Cancer Ther. 2015; 14 (3): 659–668. DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-14-0744.

  8. Matej Janeček, Maxim Rossmann, Pooja Sharma, Amy Emery, David J. Huggins, Simon R. Stockwell, Jamie E. Stokes, Yaw S. Tan, Estrella Guarino Almeida, Bryn Hardwick, Ana J. Narvaez, Marko Hyvönen, David R. Spring, Grahame J. McKenzie, Ashok R. Venkitaramana. Allosteric Modulation of AURKA Kinase Activity by a Small-Molecule Inhibitor of Its Protein-Protein Interaction with TPX2. Scientific Reports. 2016; 6: 28528. DOI: 10.1038/srep28528.

  9. Hui Sun Lee, Yang Zhang. BSP-SLIM: A blind low-resolution ligand-protein docking approach using theoretically predicted protein structures. Proteins. 2012; 80: 93–110. DOI: 10.1002/prot.23165.